带施工缝的双肢剪力墙结构连梁的有限元分析研究

摘要

在目前的高层建筑施工过程中,广泛地采用了大模板施工技术,另外由于其它原因,给结构构件留下了很多施工缝。但是在地震等荷载作用下,施工缝处就往往会成为结构的薄弱环节,从而影响结构的力学性能以及耐久性。
　　目前在施工过程中,对施工缝处采取补强、补救处理措施已经做了较多的研究工作,有了较多的认识,但是有关的理论研究工作却不多,并且关于施工缝的传力机理的研究还处于起步阶段,对于施工缝的传力机理和合理模型,以及各种补救、补强措施的效用的大小的研究却不多,这些内容正是本文的主要研究内容。
　　本文根据高层建筑结构剪力墙的大模板施工技术中存在的问题,总结了既有的关于施工缝的研究,分析了施工缝的传力机理,建议了新的施工缝模型,研究了数值软件的特点以及应用技巧。由于目前没有系统的关于施工缝受力机理和力学性质等方面的理论,本文尝试着探讨施工缝的受力机理和力学性质,并结合已有的关于混凝土界面的研究、关于接触算法的研究,据此选择接触算法来模拟施工缝单元,通过数值模拟结果带有施工缝(同时摩擦系数设置为1.0)和不带施工缝的模型的计算结果的比较分析,发现吻合较好;同时施工缝接触面选择不同摩擦系数时,连梁的内力分布规律却呈现明显的变化,从而确认采用接触算法来分析连梁施工缝问题的可靠性和准确性,确认所选单元、材料参数、破坏准则、收敛准则等等的可靠性,从而为后面的研究提供支持。
　　在上面研究的基础上，本文通过几个连梁在常规荷载下的数值计算,对带有施工缝和不带有施工缝的连梁的应力分布规律、裂缝分布规律等等进行了比较,初步给出了施工缝的存在对连梁力学性能的影响程度。然后,通过四个带有施工缝的连梁试件,改变接触面的摩擦系数来分析混凝土界面的状况对带有施工缝的连梁的力学性能的影响。再接下来,通过连梁的不同部位设置有施工缝的两组试件的分析,来研究施工缝的合理留置位置。最后,通过连梁部分设有不同附加钢筋的两组试件,一组配有附加菱形钢筋,一个配置有附加对角线钢筋,来考虑配筋方式对带有施工缝的连梁的力学性能的影响,期望得到带有施工缝的连梁的更好的配筋方式。
　　本文着重研究施工缝的合理模型,接触算法在研究施工缝问题中的应用,以及带施工缝的连梁的各种补救措施的有效性的研究。通过比较分析显示,当改变施工缝的位置、增大摩擦系数、配置菱形附加筋,连梁的力学性能都有一定量的提高。一定程度上揭示了施工缝对连梁结构的影响程度,以及连梁合理配筋方式、合理设缝位置,以及施工缝表面的摩擦系数对带施工缝试件的重要性,得到了施工缝的较为合理的结果。可以为高层建筑的有关研究、实际工作提供一定的参考。

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1 绪论

1.1施工缝的产生原因及研究现状

1.2连梁的重要性及研究现状

1.3本课题的工程背景、研究意义和研究内容

2施工缝的受力机理及力学模型

2.1混凝土与混凝土接触面的力学性能

2.2施工缝的模型

2.3接触分析

2.4本章小结

3设缝连梁与不设缝连梁的对比研究

3.1试件设计

3.2 接触分析的有关参数的设置

3.3 CB1x系列试件应力状况分析

3.4 CB1x系列试件裂缝及承载力分析

4接触面状况对带缝连梁的力学性能的影响研究

4.1 CB2x系列试件的设计

4.2 CB2x试件的应力分析

4.3 CB2x试件的裂缝分析

4.4带缝连梁接触面的力学性能对比分析

4.5理想的带缝连梁与不带缝连梁的力学性能对比分析

4.6本章小结

5配筋方式对连梁力学性能的影响研究

5.1 CB3x系列试件的设计

5.2 CB3x试件的应力分析

5.3 CB3x试件的裂缝分析

5.4不同配筋方式的带施工缝连梁接触面的力学性能对比分析

5.5本章小结

6设缝部位对连梁力学性能的影响研究

6.1CB4x系列试件设计

6.2CB4x系列试件应力状况分析

6.3CB4x试件的裂缝分析

6.4不同设缝部位的带施工缝连梁接触面的力学性能对比分析

6.5本章小结

7总结和展望

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献

硕士研究生学习阶段发表论文